Hapu ja mitte nii palju

– Needidid idioodid paigaldasid portselanist konteineri "želati" spetsiaalsesse ruumi, äärmiselt isoleeritud… See tähendab, et nad arvasid, et kamber on äärmiselt isoleeritud, kuid kui nad avasid konteineri manipulaatoritega, siis "želati" voolas metalli ja plastiku kaudu nagu vesi läbi imava materjali, purskus välja ja kõik, millega ta kokku puutus, muutus taas "želatiks". Kolmkümmend viis inimest hukkus, rohkem kui sada sai vigastada, ja kogu laboratooriumi hoone viidi täielikku kasutuskõlbmatuks. Kas sa oled seal kunagi käinud? Suurepärane ehitis! Ja nüüd voolab "želati" keldrisse ja alumistesse korrustesse… Siin on teile kontaktile eelnevad sündmused.

— A. Strugatski, B. Strugatski "Nurgas piknik"

Tere, %%username%!

Selles, et ma ikka veel midagi kirjutan, süüdistage seda inimest. Tema inspireeris ideed.

Lihtsalt, pisut mõeldes, otsustasin, et väike ekskursioon söövitavate ainete kohta võiks tulla suhteliselt kiiresti. Võib-olla on kellelegi huvitav. Ja kellelegi — kasulik.

Lähme.

Alustame mõistete määratlemisega.

Sövitav — 1. Keemiliselt söövitav. 2. Terav, ärritust või valu põhjustav. 3. Teravmeelne, õel.

Ožegovi S.I. Vene keele sõnastik. — M.: Vene keele, 1990. — 921 lk.

Nii et lükka kohe kõrvale kaks viimast tähendust sõnast. Samuti lükka kõrvale "söövitavad" lakrimatoorid — mis ei ole pigem söövitavad, vaid tekitavad pisaraid, ja sterniid — mis põhjustavad köhatamist. Jah, allpool on aineid, mis omavad ka neid omadusi, kuid nad — mis on tähtis! — tõeliselt söövitavad materjale ja mõnikord ka liha.

Me ei käsitle aineid, mis on inimesele ja sarnastele söövitavad — rakumembraanide spetsiifilise lõhkumise tõttu. Seega jäävad ipriidid kõrvale.

Me käsitleme ühendeid, mis ruumistiku tingimustes on vedelikud. Seega ei käsitle me vedelat hapnikku ja lämmastikku, samuti gaase nagu fluor, kuigi neid võib pidada söövitavaks.

Nagu tavaliselt, on vaade äärmiselt subjektiivne, toetudes enda kogemusele. Ja jah — täiesti võimalik, et ma ei maini kedagi — kirjuta kommentaare, %username%, kolme päeva jooksul pärast avaldamist täiendama artiklit, mida ma algusest peale unustasin!

Ja jah — mul ei ole aega ja jõudu koostada "hittide edetabelit", seega tuleb segapudru. Ja koos kõikide eranditega — see tuli suhteliselt lühike.

Sövitavad leelised

Ja konkreetselt – leelismetallide hüdroksiidid: liitium, naatrium, kaalium, rubidium, tseesium, prantsium, talliumi (I) hüdroksiid ja baariumi hüdroksiid. Kuid:

• Liitium, tseesium, rubidium ja baarium jäävad kõrvale – need on kallid ja harvaesinevad.
• Kui sa, %username%, kohtad prantsiumi hüdroksiidi, siis peaks sul selle mürgisus olema viimaseks mureks – see on uskumatult radioaktiivne.
• Sama kehtib ka talliumi kohta – see on äärmiselt mürgine.

Seetõttu jäävad alles naatrium ja kaalium. Kuid olgem ausad – kõigi leeliste söövitavad omadused on väga sarnased.

Naatriumihüdroksiid – nagu "kaustiline sooda" – on kõigile tuntud. Kaaliumihüdroksiid kui toidulisand E525 – samuti. Omadustelt on nad mõlemad sarnased: nad on väga hügroskoopilised, seega tõmbavad niiskust, õhus "hakkavad laiali minema". Lahustuvad hästi vees, samas vabastavad suure koguse soojust.

"Laiali minemine" õhus – sisuliselt väga kontsentreeritud leeliste lahuste moodustumine. Seetõttu, kui panna tükk söövitavat leelist paberile, nahale või mõnele metallile (sama alumiinium) – aja jooksul avastatakse, et materjal on hästi söönud! See, mida näidati "Nokturniklubi" filmis – on väga tõsi: tõepoolest, higised käed – ja leelisse – teeb valu! Isiklikult tundsin, et see on valusam kui soolhappe puhul (sellest allpool).

Siiski, kui käed on väga kuivad – on tõenäoliselt kuiv leelis mitte midagi tundma.

Söövitatud leelised eraldavad rasvad glütseriinideks ja rasvhapete sooladeks – just nii valmistatakse seepi (tervitused, "Nokturni klubile!"). Veidi kauem, kuid sama tõhusalt lagunevad valgud – see tähendab, et põhimõtteliselt leelised lahustavad liha, eriti tugevate lahuste korral – ja kuumutamisel. Puuduseks võrreldes sama soolhappega (millest ka allpool) on see, et kõik leelised tõmbavad atmosfäärist süsinikdioksiidi, seetõttu tugevus väheneb järk-järgult. Lisaks reageerivad leelised ka klaasi komponentidega – klaas hägune, kuigi selle täielik lahustamine nõuab muidugi pingutust.

Mõnikord peetakse söövitavate leeliste hulka ka tetraalküülamooniumi hüdroksiide, näiteks

Tetraalküülamooniumi hüdroksiid

Tegelikult on nende ainete omadused seotud katioonsete pindaktiivsete ainete omadustega (see on nagu tavaline seep, ainult katioonne: siin on aktiivne osa dipolaarsel osal — positiivse laenguga, ja seebis on negatiivse laenguga) ning suhteliselt kõrge aluselisusega. Kui see satub nahale — saab seda vees vahustada ja pesta nagu seebiga, kui vette lasta juukseid, nahka või küüsi — need lahustuvad. "Käiksus" naatrium- ja kaaliumhüdroksiidide taustal on üsna kesine.

Väävelhape

H2SO4
Tõenäoliselt kõige populaarsem kõikide lugude seas. Mitte kõige söövitavam, kuid piisavalt ebameeldiv: kontsentraat väävelhape (98%) on õline vedelik, mis armastab vett, nii et see röövib seda kõigilt. Röövides vett tselluloosilt ja suhkrult, tõmbab ta neid mustaks. Samuti röövib ta rõõmsalt vett ka sinult, %username%, eriti kui valada seda õrnale näonahale või silmadesse (noh, silmadesse satub see tegelikult seiklustega). Eriti head inimesed segavad väävelhappe õliga, et seda oleks raskem maha pesta ja et see paremini nahka imenduks.

Muide, väävelhape kuumeneb intensiivselt, kui ta vett neelab, mis muudab olukorra veelgi ägedamaks. Seetõttu on selle veega maha pesemine väga halb mõte. Parem on kasutada õli (pesta, mitte hõõruda — ja alles siis pesta veega). Või siis suure veejuga, et samaaegselt jahutada.

"Esiteks vesi, ja siis hape — muidu juhtub suur õnnetus!" — see on just väävelhappe kohta, kuigi kuidagi arvavad kõik, et see kehtib iga happe kohta.

Oksüdeerijana oksüdeerib väävelhape metallide pindu oksüdeks. Kuna oksüidide ja hapete vaheline reaktsioon toimub vee osalusel katalüsaatormaterjalina — ja väävelhape vett ei anna — toimub nähtus, mida nimetatakse passivatsiooniks: tihe, lahustumatu ja läbitungimatu metallioksiidi kiht kaitseb seda edasise lahustumise eest.

Selle mehhanismi järgi saadetakse kontsentreeritud väävelhapet kaugetesse kohtadesse nagu raud ja alumiinium. Märkimisväärne on, et kui hapet lahjendada — tekib vesi, ja saatmine ei toimi — metallid lahustuvad.

Muide, väävlioksiid SO3 lahustub väävelhappes ja saadakse oleum — mis mõnikord ekslikult kirjutatakse H2S2O7, kuid see pole päris õige. Oleumil on veelgi suurem veesidumise tung.

Isiklikud tunded väävelhappe sattumisest käele: veidi soojendab, siis natuke kipitab — loputasin kraani all, ei ole midagi hullu. Filmidele ei tasu uskuda, aga näole tilkumist ei soovita.

Orgaanikud kasutavad sageli kromaatikume või 'kromaatilist segu' — see on kaaliumi bikromaat lahustatud väävelhappes. Sisuliselt on see kromhape, mis on hea nõudepesuks orgaaniliste jääkide eemaldamiseks. Käele sattudes kipitab ka, aga sisuliselt on see väävelhape pluss mürgine kuuevalentne kroom. Käele auke ei tule, võib-olla vaid riietele.

Selle teksti autor tunneb üht idiooti, kes kasutas kaaliumi permanganaati kaaliumi bikromaadi asemel. Kontaktis orgaanikaga tõukas see natuke. Kohalviibijad said kergelt ehmatada.

Soosulfhape

HCl
Üle 38% vees ei esine. See on üks populaarsemaid happeid lahustamiseks — selles osas on ta teistest tugevam, kuna tehniliselt võib olla väga puhas ning lisaks hape, moodustab veel ka kompleksseid kloriide, mis suurendavad lahustuvust. Muide, just sellepärast ei lahustu lahustumatu hõbeda kloriid kontsentreeritud soolhappes väga hästi.

Sellel, kui see nahale satub, kipitab veidi tugevamalt, subjektiivselt — ka sügeleb, lisaks lõhnab: kui laboris kehva ventilatsiooniga töötada palju kontsentreeritud soolhappega — ütleb hammaste arsti juures: 'Aitäh': sa rikastad teda plommide pealt. Muide, näts aitab. Aga mitte eriti. Parem on õhutus.

Kuna see ei ole õline ja ei kuumene veega tugevalt, siis söövitavusse — ainult metallide suhtes, ja mitte kõikide vastu. Üheks, teras passiivistub kontsentreeritud soolhappes ja ütleb talle 'ei, ei!'. Sellega ka kasutatakse transports.

Loodushape

HNO3
Ka väga populaarne, seda ka karda — aga asjata. Kontsentreeritud — see on kuni 70% — on kõige populaarsem, rohkem — on 'suitsuhape', enamasti kellelegi vajalik. On ka veevaba — see plahvatab.

Oksüdeerijana passiivistab see paljusid metalle, mis katavad end lahustumatu kihiga ja ütlevad: 'head aega' — see on kroom, raua, alumiinium, koobalt, nikkel ja teised.

Nahk reageerib koheselt ksantoproteiini reaktsiooni põhimõttel — tekib kollane laik, mis tähendab, et sa, %username%, koosned tõepoolest valkudest! Lõpuks eemaldub kollane nahk nagu põletuse korral. Sellega kaasneb vähem kipitust kui soolhappes, kuigi lõhn on sama halb — ja seekord on see mürgisem: lenduvad lämmastikuoksiidid ei ole kehale just head.

Keemias kasutatakse nn "nitreerimissegu" — kõige populaarsem koosneb väävli- ja lämmastikhapetest. Seda kasutatakse sünteesides, sealhulgas rõõmsate ainete — piroksüliini saamiseks. Karmuse osas on see sama mis kroomhappe sool, pluss ilus kollane nahk.

Samuti on olemas "kuninglik vesi" — see on üks osa lämmastikhappest kolme osa soolhappest. Seda kasutatakse mõningate metallide lahustamiseks, peamiselt väärismetallide. Erineval suhetest ja vee lisamisest põhineb tilgandusmeetod kuldtoodete proovide kontrollimisel — muide, selle meetodi spetsialiste on väga keeruline pettma panna valega. Nahale mõjub see sama tõhusalt nagu "nitreerimissegu" ja lõhnab väga tugevalt, seda lõhna ei saa millegagi segamini ajada, see on samuti üsna mürgine.

On olemas ka "tagurpidi kuninglik vesi" — kui suhe on vastupidine, kuid see on haruldane eriline asi.

Fosforhape

H3PO4
Tegelikult esitasin ma ortofosforhappe valemi — kõige levinuma. Aga on ka metafosforhappeid, polüfosforhappeid, ultrafosforhappeid — lühidalt, neid on palju, kuid see ei ole oluline.

Kontsentreeritud ortofosforhape (85%) on selline siirup. Hape on ise keskmine, seda kasutatakse sageli toiduainetööstuses; muide, kui sul pannakse plomm, siis pärast esialgset lihvimist ettevalmistatakse hambapinda fosforhappega.

Korrosioonitunne on tal keskmine, kuid on üks ebameeldiv nüanss: see siirup imendub suurepäraselt. Seetõttu, kui see tilgub riietele — imendub, ja siis hakkab tasapisi rebenema. Ja kui lämmastik- ja soolahappega tekib laik või auk — siis fosforhappe puhul hakkab asi lagunema, eriti see on nähtav jalanõudes, kui auk hakkab nagu purustama, kuni lõpuks läheb läbi.

Kuid üldiselt on seda raske söövitavaks nimetada.

Fluori hape

(13.65 MHz – enamus silte töötab just selles sagedusalas),
Kontsentreeritud fluori hape on umbes 38%, kuigi esinevad ka kummalised erandid.

Nõrk hape, mis armastavalt seondub fluoriidiioonidega, moodustades stabiilseid komplekse kõikidega, kellega võimalik. Seetõttu lahustab see üllatavalt asjaolusid, mida teised, tugevamad kommid, ei suuda, ning seetõttu kasutatakse seda sageli erinevates segudes lahustamiseks. Kui see satub nahale, on tunded rohkem tingitud segude teistest koostisosadest, kuid on üks nüanss.

Fluoriidhape lahustab SiO2. Ehk siis liiva. Ehk siis klaasi. Ehk siis kvartsi. Ja nii edasi. Ei, kui sa kallad seda hape aknale — see ei lahustu, kuid hägune plekk jääb. Lahustamiseks tuleb hoida pikka aega, ja veel parem — kuumutada. Lahustamise käigus eraldub SiF4, mis on tervisele nii kasulik, et on parem seda teha kapotiga.

Väike, kuid meeldiv nüanss: räni on sinu, %username%, küüntes. Nii et kui fluoriidhape satub küüne alla — sa ei pane seda tähele. Kuid öösel ei saa sa magada — see valutab NII, et mõnikord tekib soov sõrme ära lõigata. Usalda mind, sõber — ma tean.

Ja üldiselt on fluoriidhape mürgine, kantserogeenne, imendub läbi naha ja palju muud — aga täna räägime söödavusest, eks?

Kas mäletad, kuidas me alguses kokku leppisime, et fluoriidi ei ole? Seda ei ole. Aga tulevad...

Fluoriidid inertsgaasidest

Tegelikult on fluoriid tõsine vend, temaga ei tasu üle pingutada, seetõttu mõned inertsgaasid moodustavad temaga fluoriide. Tuntud on sellised stabiilsed fluoriidid: KrF2, XeF2, XeF4, XeF6. Kõik need on kristallid, mis õhus lagunevad erineva kiirus ja tahtmisega niiskuse toimel fluoriidhappeks. Söödavus on vastav.

Joodhappe

HI
Kõige tugevam (vees dissotsieerumise astme järgi) binaarne hape. Tugev redutseerija, mida organikaalased keemikud kasutavad. Õhus oksüdeerub ja muutub pruuniks, millega see kontakteerudes määrib. Kontaktist saadud aistingud on sarnased soolhappe omadele. That's it.

Kloorhape

HClO4
Üks tugevamaid (vee dissotsiatsiooni astme alusel) happeid üldse (konkurentsi pakuvad superhapete rühm — neist rohkem allpool) on Hammeti happesuse funktsioon (arvuline väljendus keskkonna prootonidoonori võimekuse kohta mistahes aluse suhtes, mida madalam, seda tugevam hape) -13. Anhüdrid on tugev oksüdeerija, armastab plahvatada ja on üldiselt ebastabiilne. Kontsentreeritud (70%-72%) on oksüdeerija mitte halvem, kasutatakse tihti bioloogiliste objektide lagundamises. Lagundamine on huvitav ja kaasahaarav, kuna see võib protsessi käigus plahvatada: tuleb jälgida, et ei oleks süsinikukihte, et see ei keeks liiga ägedalt jne. Kloorhape on ka üsna must — seda ei saa puhastada subdestilleerimise teel, plahvatab see ise!

Kui see nahale satub, põletab nagu soolhape. On ebameeldiva lõhnaga. Kui näete filmides, et keegi viskab laipa kloorhappe konteinerisse — ja see lahustub, siis jah, see on võimalik — aga see võtab kaua aega või tuleb soojendada. Kui soojendada — võib plahvatada (vt. ülal). Nii et olge kriitilised kinematograafia suhtes (ma arvan, et olen seda näinud filmis „Kloverfield, 10“).

Muide, kloorioksiidi (VII) Cl2O7 ja kloorioksiidi (VI) Cl2O6 söövitavus on tulemuseks sellele, et need oksüdid reageerivad veega ja moodustavad kloorhapet.

Kujutame nüüd ette, et otsustame ühendada ühes ühendis tugeva happesuse — ja fluori söövitavuse: võtame kloor- või väävelhapemolekuli — ja asendame neis kõik hüdroksüülrühmad fluoriga! Tulemuseks saab olema haruldane räpane aine: see reageerib veega ja sarnaste ühenditega — ja reaktsioonikoha peal moodustub kohe tugev hape ja fluorhape. Kuidas?

Väävel-, broom- ja joodifluorid

Kasuime, et arutame ainult vedelikke? Sellepärast ei pääsenud meie artiklisse trifluorriik ClF3, mis keeb temperatuuril +12 °C, kuigi kõik õuduslugu, et see on kohutavalt toksiline, süütab klaasi, gaasimask ja kui 900 kilogrammi valada — sööb 30 cm betooni ja meetri kruusa — see kõik on tõsi. Aga me oleme ju kokku leppinud — vedelikud.

Siiski on olemas kollane vedelik — pentafluorjood IF5, värvitu vedelik — trifluorbroom BrF3, heledalt kollane — pentafluorbroom BrF5, mis ei ole halvemad. BrF5 lahustab näiteks ka klaasi, metalle ja betooni.

Sarnaselt — kõikide väävli fluoriidide seas on vedel ainult dekafluoridiseer (mõnikord nimetatakse seda ka viieftriidiks väävliks) — värvitu vedelik, mille valem on S2F10. Kuid see ühend on tavalistel temperatuuridel piisavalt stabiilne, ei lagune vees — seetõttu ei ole see ka eriti söövitav. Tõsi, see on neljakordselt toksilisem kui fosgeen sarnase toime mehhanismi tõttu.

Muide, räägitakse, et pentafluorjood oli filmi "Võõras" 1979. aasta viimasest osast, kus täideti atmosfääri "erikaas". No ausalt ei mäleta.

Superhapeteks

Mõiste "superhape" tutvustas James Conant 1927. aastal tugevamate hapete klassifitseerimiseks kui tavalised mineraalahused. Mõnes allikas on kloorhape liidetud superhapetega, kuigi see ei ole nii — see on tavaline mineraalhape.

Rida superhappeid on mineraalid, millele on lisatud halogeen: halogeen tõmbab endale elektrone, kõik aatomid ärrituvad tugevalt ning vesi annab lihtsuse nimel traditsiooniliselt vesinikuna: see eraldub H+ kujul — ja hopla: hape on tugevam.

Näidendid — fluoraarsulfaathape ja kloraarsulfaathape


Fluoraarsulfaathappel on Hammeti funktsioon -15,1, ja muide, tänu fluorile lahustab see hape järk-järgult katseklaasi, kus see on hoitud.

Siis mõtles keegi tark inimene: aga võtame Lewis'i happe (aine, mis suudab vastu võtta elektroni paari teiselt aineolt) ja segame selle Brønstedi happega (aine, mis suudab anda prootoni)! Segasime pentafluorantimoni ja fluoriidhappe — ja saime heksofluorantimoniushappe HSbF6. Selles süsteemis eraldab fluoriidhape prootoni (H+), samas kui seotud alus (F−) isoleerib koordineeriva sidemega pentafluorantimoni. Nii moodustub suur oktaeedriline anioon (SbF6−), mis on väga nõrk nukleofiil ja väga nõrk alus. Muutudes „vabaks”, määrab prooton süsteemi ülihapetuse — Hammeti funktsioon -28!

Ja siis tulid teised ja ütlesid, et miks me kasutasime nõrka Brønstedi hapet — ning mõtlesid välja midagi uut.

Tetrafluormetansulfonhape
— on iseenesest juba superhape (Hammeti funktsioon — 14,1). Nii et nüüd lisati sellele jälle pentafluorantimon — saime languse -16,8! Sarnane trikk fluoraarsulfaadhappega andis languse -23.

Ja siis Kalifornia ülikooli keemiaosakonna teadlaste rühm, professor Christopher Reidi juhtimisel, veetis aega Novosibirski Katalüüsainete Instituudi kolleegidega ning leiutas karboraanhappe H(CHB11Cl11). Tavainimeste jaoks nimetati seda 'karboraanhappeks', kuid kui tahad end teadlasena tunda, siis ütle '2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12-undeklahori-1-karba-klozo-dodekaboraani(12)' kolm korda kiiresti.

N nii see ilu välja näeb

See on kuiv pulber, mis lahustub vees. See on praegu aine kõige tugevam hape. Karboraanhape on umbes miljon korda tugevam kontsentreeritud väävelhappest. Tavalistes skaalades hapete tugevust ei saa mõõta, sest hape protoneerib kõik tuntud nõrgad alused ja kõik lahustid, milles see lahustub, sealhulgas vesi, benseen, fullereen-60, vääveldioksiid.

Hiljem ütles Christopher Reid Nature'i uudiste teenusele: 'Karboraanhappe sünteesi idee tekkis unistustest... molekulidest, mida kunagi varem ei olnud loodud.' Koos kolleegidega soovivad nad kasutada karboraanhapet inertse gaasi ksenooni aatomite oksüdeerimiseks — lihtsalt seetõttu, et keegi pole varem seda teinud. Originaalne, mis siin öelda.

Kuna superhapetelt on tegemist tavapäraste hapetega, siis nad toimivad ka nõnda, lihtsalt veidi tugevamalt. Selge on see, et nahka hakkavad nad põletama, aga see ei tähenda, et nad lahustavad. Fluorsulfonaat on erandlik juhtum, kuid seal teeb kõik töö fluori tõttu, just nagu ka fluoriidhape.

Trifluoroäädikhapped

Konkreetsemalt — trifluoroäädikhape ja triklooräädikhape



Need on meeldivad ja nende omaduste kombinatsioon keelatud orgaanilise polaarse lahusti ja piisavalt tugeva happe. Need haisvad — meenutavad äädikat.

Kõige nunnum on trifluoroäädikhape: 20%-line lahus hävitab metallid, kummit, kummit, bakeliidi, polüetüleeni. Nahale tekitab põletustunnet ja kuivab haavad, mis ulatuvad lihaskihti.

Triklooräädikhape on selles osas noorem vend, aga ka midagi. Muide, aplaus nõrgemale soole: iluduse nimel lähevad mõned inimesed nii-öelda TCA koorimisprotseduuri (TCA on TetraChloroAcetate) — kui seda tetrasooli hapet kasutatakse naha ülemise karedate kihtide lahustamiseks.

Kuid kui kosmeetik räägib telefonis, võib juhtuda ebaõnnestumine.

Nii palju siis, kui rääkida vedelikest ja söödavusest. Kas tuleb veel lisandeid?

Allikas: habr.com